基于ADAMS的滚子夹套式回转支承的动态仿真

基于ＡＤＡＭＳ的滚子夹套式回转支承的动态仿真　中交第二航务工程勘察设计院有限公司　李华帅　摘　要：采用ＡＤＡＭＳ软件，对滚子夹套式回转支承进行刚柔耦合动态仿真分析，得到滚子轮压值和分布规　律，为滚子夹套式回转支承轮压计算提供了一种可行的方法。　关键词：滚子夹套式回转支承；ＡＤＡＭＳ；动态仿真；轮压分布　ＡＤＡＭＳ—ｂａｓｅｄ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｊａｃｋｅｔｅｄ　Ｒｏｌｌｅｒ　Ｓｌｅｗｉｎｇ　Ｂｅａｒｉｎｇ　ＣＣＣＣ　Ｓｅｃｏｎｄ　Ｈａｒｂｏｒ　Ｃｏｎｓｕｌｔａｎｔｓ　Ｃｏ．．Ｌｔｄ．ＬＩ　Ｈｕａｓｈｕａｉ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｊａｃｋｅｔｅｄ　ｒｏｌｌｅｒ　ｓｌｅｗｉｎｇ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｉｓ　ａ　ｋｅｙ　ｆｏｒｃｅ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｉｎ　ｍａｎｙ　ｌａｒｇｅ　ｈｏｉｓｔｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｏｌｌｅｒ　ｌｏａｄ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｆｏｃｕｓ　ｏｆ　ｄｅｓｉｇｎ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｒｏｌｌｅｒ　ｌｏａｄｓ　ａｎｄ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎ　ａｒｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｄｙｎａｍ—　ｉｃ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｈｅｌｐ　ｏｆ　ＡＤＡＭＳ　ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｉｓ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ａ　ｆｅａｓｉｂｌｅ　ｌｏａｄ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈ—　ｏｄ　ｆｏｒ　ｒｏｌｌｅｒｓ　ｉｎ　ｊａｃｋｅｔｅｄ　ｒｏｌｌｅｒ　ｓｌｅｗｉｎｇ　ｂｅａｒｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｊａｃｋｅｔｅｄ　ｒｏｌｌｅｒ　ｓｌｅｗｉｎｇ　ｂｅａｒｉｎｇ；ＡＤＡＭＳ；ｄｙｎａｍｉｃ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｒｏｌｌｅｒ　ｌｏａｄ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　目前回转支承的形式主要有滚动轴承式、带有　平衡梁的台车式和滚子夹套式，而在起重量达上千　下滚道结构、中心枢轴、反滚轮装配。５８个滚轮通　过连接板相连承受转台以上结构的垂直载荷和倾覆　吨，对防腐、维修要求较高的起重机中，滚子夹套式　回转支承因回转半径大、可增加滚子排数、加工制造　方便、回转支承整体重心较低以及可以方便地单独　力矩。上滚道装配通过焊接与转台连接。下滚道结　构通过螺栓与支承圆筒连接。中心枢轴滑动轴承承　受转台以上结构的水平载荷。反滚轮装配焊接在转　更换滚子等优点而得到了广泛的应用　。目前滚　子夹套式回转支承的设计困难主要为滚子轮压的分　布规律和使滚子受载均匀的方法。笔者以某大型抓　台上，通过滚轮与下滚道作用，使挖泥机转台以上结　构在较大的倾覆力矩下不会翻倒。回转支承见图　１。　斗挖泥机的滚子夹套式回转支承为研究对象，使用　ＡＤＡＭＳ软件仿真其工作状态，得到滚子承载的分布　规律，为改善设计提供一定的参考依据。　滚子通常有圆锥和圆柱两种形式。圆锥滚子用　于直径较小的情况，可以避免附加的摩擦阻力和磨　损，然而由于轮压垂直于滚子倾斜外表面，会产生沿　径向的分力，当轮压较大并且分布不均匀时，一周滚　１　滚子夹套回转支承的结构形式　本挖泥机的回转支承主要包括水平滚轮装配、　子上产生的这些力不能抵消，一方面回转上部分会　将此力作用在回转支承中心枢轴上，增加其受载，另　３　改造效果　经过对ＢＺ５胶带输送机张紧装置进行改造，并　对改造后的张紧装置进行张紧力和液压压力测试和　实际运行跟踪观察，设备运行状态良好，达到了预定　的目标。　液压自动恒力张紧装置在性能上完全可以替代　参考文献　［１］　陈进光．５｝｝胶带机张紧装置的改造［Ｊ］．科技信息，　２０１０（２４）：３０３—３０４．　［２］　周光林，颜勃．胶带张紧装置改进［Ｊ］．设备管理与维　修，２０１２（ｓ１）：１１５．　［３］　岑志波．液压张紧装置在斗轮机悬臂胶带上的应用　［Ｊ］．港口装卸，２０００（１）：２９—３０．　原有重锤箱车式张紧装置。改造后，液压自动恒力　张紧装置结构紧凑，占位小；可有效降低胶带张紧　力，提高使用寿命，节约成本；大幅缩短维修停机时　间（由原来的２～４　ｈ缩短到１０　ｒａｉｎ以内），从而降　低因停机造成的生产损失；极大地消除了安全隐患，　保证了胶带输送机整机的工作安全性和可靠性。　４２　［４］　张华林．带式输送机的自动液压张紧装置［Ｊ］．起重运　输机械，２００２（９）：１０—１１．　李浩杰：２７６８２６，山东省日照市海滨四路ｌ４号生活区６号楼１　单元５０２室　收稿日期：２０１４—１１—２４　ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ：１０００—８９６９．２０１５．０３．Ｏ１５　Ｐｏｒｔ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　２０１５．Ｎｏ．３（Ｓｅｒｉａｌ　Ｎｏ．２２２）　图４刚柔混合模型起升速度曲线　随着起升速度稳定下来，轮压值趋于稳定，在一定范　围内波动。１～４号滚子的轮压平均值分别为：３６０　ｋＮ、２５　ｋＮ、３７　ｋＮ、２８　ｋＮ。　图５最大幅度起升工况４个滚子轮压曲线　将３种工况下的５８个滚子轮压分布规律汇总　制表，见图６，图中横坐标滚子的编号顺序为：从臂　架正下方的滚子１开始按逆时针方向转一周编号，　依次编号为１～５８。　—一最大幅度起升　一最小幅度回转　一最大幅度回转　１　４　７　１０１３ｌ６ｌ９　２２　２５　２８　３ｌ　３４　３７　４０　４３　４６　４９　５２　５５　Ｓ８　滚子编号　图６　３种工况下滚子轮压的分布状态　使用经典公式计算法计算得到的结果和动力学　仿真结果进行比较，具体见表３。　表３动力学仿真结果和一般公式计算比较　从图５和图６可以发现，最大幅度满载工况下，　最大的滚子轮压在靠近臂架下铰点下方，往配重方　向轮压值减小，但最小轮压值在转台左右两侧，而不　是配重下方的位置；最小幅度空载工况下，最大轮压　出现在靠近转台配重下方，往臂架方向轮压值逐渐　４４　减小，最小轮压值同样在转台左右两侧位置，ｚ）Ｉ，Ｒ罐辱｝巾　不是臂　架下铰点位置。由于设计中反滚轮主要起预防倾翻　伽珈湖瑚瑚　啪　０　作用，它和下滚道之间有５　ｍｍ的间隙，所以正常工　作时反滚轮不受载。　结合转台受力可以解释上述现象，回转部分的　载荷主要通过臂架、人字架下铰点传递给转台，同时　转台后方承受配重的重力。这些力基本都集中在转　台的“前后”（臂架铰点处为前，配重处为后）方向，　转台两侧受力较小。而且转台为柔性体建模，在荷　载下会产生相应的形变，所以受力较小的两侧下的　滚子轮压值较小。　从动力学仿真的结果可以发现，当转台模型为　柔性体时，转台在受到一定的载荷后会发生相应的　形变，进而影响滚子轮压的分配。结合表３可以看　出，得到的最大轮压值比使用传统公式计算的大，而　且滚子轮压并非线性分布。可见公式假设所有构件　均为刚体是有所欠缺的，滚子轮压的分布规律受转　台的结构形式影响较大，合理设计转台的结构是均　衡滚子轮压的重要手段　。　４　结论　仿真突破以往刚体模型假设，通过建立刚柔耦　合模型，对滚子夹套式回转支承进行动态仿真分析，　获得了不同工况下滚子轮压的分布情况，将仿真结　果和经典公式计算结果进行比较，分析后认为转台　结构是影响滚子轮压分布的重要因素，在计算滚子　轮压时宜将转台结构作为柔性体考虑。　参考文献　［１］　张质文，虞和谦，王金诺等．起重机设计手册［Ｍ］．北　京：中国铁道出版社，１９９８．　［２］　章一计，王重华．起重机滚子夹套式旋转支承装置的　轮压计算及防倾覆装置设计［Ｊ］．上海海运学院学报．　１９９７，１８（１）．　［３］　郭卫东．虚拟样机技术与ＡＤＡＭＳ应用实例教程［Ｍ］．　北京：北京航空航天大学出版社，２００８：６．　［４］　衣凰．矿用挖掘机回转支承的动态特性仿真研究［Ｄ］．　长春：吉林大学．２００７．　［５］　高顺德，沈云海．滚子夹套式回转支承轮压均衡方法　研究［Ｊ］．北京：起重运输机械．２０１１（８）．　李华帅：４３００７１，武汉市武昌区民主路５５５号　收稿日期：２０１５—０２—１２　ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ：１０００—８９６９．２０１５．０３．０１６